新型农用保水剂研制及其作用机理研究

保水剂是一种化学节水材料，它的应用是农林业生产中抗旱节水的一项高新技术。但是保水剂的成本一直据高不下，生产工艺复杂，性能不理想。本文通过水溶液聚合法采用简化工艺对单体与接枝聚合母体材料进行接枝聚合，研制新型高吸水树脂。 通过试验设计，利用水溶液共聚法合成了五种吸水树脂，并利用正交试验优化了相应的最佳反应条件，改进工艺，降低了成本。根据以上的实验结果，确定了接枝聚合反应的最有反应条件为：接枝母体与单体的质量比为8:1；交联剂用量为单体质量的0.15%；引发剂用量为单体用量的0.03%；单体中和度为90%；反应系统温度为65℃。因此，5个因素对于吸水率的作用大小顺序为：B>E>C>A>D，即引发剂用量与反应温度对高吸水树脂在接枝聚合过程中具有较大影响，其次是单体与接枝母体质量比和交联剂的用量，最后是单体的中和度。 通过对凝胶红外光谱的比较，可以得出单体和母体材料成功发生了聚合聚合；对新型保水剂进行高倍电镜扫描，吸水能力较好的保水剂具有较好的微孔状表面形态，这种微孔状结构，有利于保水剂胶体水分进入和水分的保持；通过热重分析，比较新研制的保水剂与对照相比，采取最佳研制工艺研制的保水剂，不但吸水性能突出，而且具有较好的热稳定性。 同时，与对照相比，几种新型保水剂在施入土壤后都能显著改善土壤的理化性状，具有良好的防止土壤蒸发，提高土壤持水性能，降低土壤入渗，并且改善了土壤的孔隙度和土壤团聚体。几种保水剂具有一定的保肥能力，增加了土壤的持肥性。